Монокристалічні сонячні батареї

Монокристалічні сонячні батареї виробляють на базі монокристалічного кремнію. Це дозволяє досягти максимального ефекту перетворення сонячних променів на електроенергію (ККД = 16 – 18%). Це найбільш затребуваний вид електростанцій для заміських будинків та підприємств. У статті описується принцип роботи монокристалічних сонячних батарей, їх різновид, переваги та недоліки.

Монокремний

Основою даного виду батарей служить монокристалічний кремній. Ступінь виробітку електроенергії залежить від його чистоти. Тобто чим впорядкованіша його структура, тим більше він виробляє енергії.

Мінерал податливий. Його кришать, переплавляють, навіть вирощують. Але штучне виробництво коштує дуже дорого і поки що його невигідно виробляти.

Але чистота кристала який завжди є основним чинником. На рівень вироблення електрики впливають сукупність технічних даних сонячної батареї:

• загальна площа кристалічної поверхні;
• наскільки економно працює пристрій;
• якість обладнання.

Але монокристалічний кремній все одно вважається основним живильним елементом.

Кожен фотоелемент відлитий із цільного циліндричного шматка матеріалу. Його обрізають з усіх боків для надання форми і монтують у кожну комірку панелей.

Де використовуються

Монокристалічні батареї мають хороший ККД, споживають тепло навіть за хмарної погоди і тому використовуються як для житлових будинків, так і в промисловості. Але через свою дорожнечу багато підприємств воліють полікристалічні аналоги.

Переваги і недоліки

Конструкція складна, має власні характеристики. Має свої переваги та недоліки.

Плюси:

• висока продуктивність електроенергії;
• невеликі розміри панелей (на відміну полікристалічних аналогів);
• екологічно безпечні (при виробленні енергії всі відходи зводяться до мінімуму);
• на ринку зустріти браковану модель дуже важко;
• довговічність (при правильній експлуатації одна батарея послужить від 25 до 30 років).

Мінуси:

• висока вартість сонячних батарей;
• підвищена крихкість;
• залежність від яскравих днів;
• панелі повинні бути в ідеальній чистоті, а вся поверхня на світлі, інакше невеликий бруд або тінь може порушити всю подачу енергії.

Яку модель вибрати

Вибираючи монокристал, рекомендується керуватися такими розпорядженнями.

1. Об’єм споживаної енергії. Необхідно розрахувати, яку напругу виробляє електростанція, і скільки споживає будинок і всі прилади, що знаходяться всередині. Оптимальним варіантом вважається 40 – 80% споживаної сонячної енергії.
2. Панель повинна відповідати вимогам будівлі. Зона проживання, тривалість дня, частота хмарних або туманних днів. Для цього спеціалістами робиться спеціальний розрахунок.
3. Технічні характеристики. Завжди звертайте на це увагу (ККД, матеріал, ємність акумуляторів, термін експлуатації тощо).

Батареї для дому

Вибираючи панелі для будинку, слід звертати увагу на такі фактори.

1. Монокристалл підійде для заміських будинків з невеликою площею.
2. Конструкцію монтують найчастіше на дах, т.к. особливість матеріалу – це прямий прямокутник (або квадрат). Але, якщо особливість даху не дозволяє встановити панель на неї, рекомендується використовувати панелі з аморфного каменю, що гнеться.
3. Потужність визначається в такий спосіб. Спочатку прикидається, скільки потужності споживатиме будинок (зазвичай розраховують за рахунками за електрику). Потім визначається, скільки з цих показників відбиватимуть альтернативні джерела. Наприклад: за місяць клієнт витрачає до 300 кВт/год. Якщо взяти калькулятор та розрахувати цей обсяг, тоді в день виходить клієнт витрачає до 10 кВт/год. та 3600 кВт/год за 1 рік. Якщо будинок перебуватиме в сонячному регіоні, з мінімальною частотою туманних і хмарних днів, тоді рекомендується брати станцію з потужністю 1 кВт. Вона приблизно вироблятиме до 1300 кВт на рік.
4. Інвентор слід використовувати автономний, якщо мережа не видає 220 В. Таким чином енергія рівномірно розподілятиме енергію між акумуляторами та навантаженнями. Але якщо погода дозволяє використовувати резерв, зупиніться на мережному інвенторі.
5. Тип контролера заряду залежить від потужності електроенергії, що видається. Якщо сонячна батарея виділяє більше 1 кВт, рекомендується використовувати МРРТ, т.к. він поглинатиме близько 20% потужності. Але для малопотужних моделей підійде ШІМ.
6. Акумулятор використовується для накопичення надлишок електроенергії. Це економний варіант, який дозволяє живити будинок, коли тепла не вистачає.

Будь-які акумулятори погано переносять перепади температури (від +45 до -20оС). Тому сонячні панелі заборонено встановлювати біля відкритого джерела тепла. Уникайте потрапляння вологи на акумулятор.

Які проблеми можуть виникнути під час експлуатації

Основна проблема сонячної енергії полягає в тому, що згодом монокристали втрачають свою потужність.

Початкова деградація – це коли фотоелементи втрачають свою потужність у перші години експлуатації. Зношування фотоелементів залежить від якості матеріалу та чистоти кристала.

На жаль, у монокристалів цей ефект виражений сильніше, ніж у полікристалічних аналогів.

Лінійна деградація поводиться протягом усього терміну служби. Через 30 років безперервної служби близько 20% фотоелементів приходять у непридатність.

Нагрів виникає не лише від сонця. Струм так само виробляє тепло. А як відомо – монокристал деформується за підвищення температури. Звертайте увагу на інструкцію. Там вказано максимальну потужність при температурі 25оС.

Погана освітленість. Встановлення сонячних батарей на монокристалі не завжди відповідає потрібним запитам. Наприклад, у хмарних чи туманних регіонах вироблення електроенергії значно зменшуватиметься.

У погану погоду «блакитне світло», яке не відбивається від хмар порожниною, доходить до кристалів.

У цьому випадку фахівці рекомендують встановити електростанцію з акумулятором. У яскравий сонячний день надлишок енергії накопичуватиметься в резерві. А коли її буде відчутно не вистачати, забирати з запасів.

Ці нюанси необхідно враховувати під час купівлі сонячної електростанції.

Під яким кутом встановлювати панелі

Продуктивність системи перетворення теплової енергії на сонячну залежить від кількох факторів:

• теплове нагрівання поверхні;
• кут падіння сонячних променів;
• чистота монокристалічної поверхні;
• погоди.

Виходячи з цих показників, кут має бути прямий (тобто 90о). Але вже зараз за додаткову плату можна купити спеціальне обладнання, яке слідкуватиме за сонцем, збільшуючи ККД електростанції. Але тут є невелике підводне каміння. Постійне нагрівання може підплавити фотоелементи. Тому в таких системах монтуються пристрої, що дозволяють охолоджувати поверхню за допомогою повітряних потоків.

У похмуру погоду панелі продовжують збирати тепло і перетворювати її на електрику. Але її виробляється менше.

Монокристалічні сонячні батареї – це економний варіант для сонячних регіонів. Вони відливаються з монокристалічного кремнію. Панелі виділяють достатньо енергії, щоб забезпечити електрикою весь будинок. Але від великої температурної навантаження можуть деформуватися, т.к. сам матеріал дуже податливий. Щоб цього не сталося, необхідно встановлювати додаткову систему провітрювання та тримати подалі від відкритого вогню.